Análisis del sistema de admisión del motor µdiesel de inyección directa mediante CFD

Abstract

El trabajo de fin de grado contenido en este libro se basa en el análisis computacional del flujo desarrollado en el cilindro de un motor Diesel de pequeña cilindrada a causa de distintas geometrías del sistema de admisión.

El motor sujeto del estudio es un diseño propio del CMT, denominado µDiesel, cuyas reducidas dimensiones entrañan singularidades en la interacción entre el flujo de aire y el combustible inyectado. Para una combustión eficiente se requieren niveles bajos de swirl, para lo que se desarrolla un estudio iterativo de la geometría del conducto de admisión, a fin de comprobar su influencia sobre el torbellino generado en el cilindro.

Los cálculos desarrollados se basan en la variación de dos de los ángulos más significativos en la geometía de la pipa, a fin de establecer la tendencia seguida por los principales parámetros que caracterizan el flujo y cómo se desarrolla su estructura. El rango de simulaciones se extiende más allá de las configuraciones de bajo swirl, de modo que el estudio no se reduce a los casos de interés, permitiendo obtener conclusiones generales referentes a la influencia del sistema de admisión sobre el flujo en el cilindro, extrayendo posteriormente aquellas de interés para el caso particular del µDiesel.

Previo a ello se hace una exposición teórica de las características del flujo involucrado en el problema, facilitando la comprensión de los fenómenos analizados, así como se introducen los principios matemáticos y métodos numéricos involucrados en las simulaciones. También es expuesta la metodología empleada para la obtención de los resultados, desarrollando en detalle los puntos de interés y justificando los pasos, a fin de resultar ilustrativo en futuros trabajos similares.

Finalmente, de las simulaciones se obtienen resultados claros, tanto de carácter numérico como referentes a la descripción del flujo en el interior del cilindro, con los que es posible establecer conclusiones acerca de qué tipo de geometría del conducto de admisión resulta más adecuada según los requerimientos del motor. En el caso específico del µDiesel se esclarece la configuración más adecuada, que casa con los requerimientos de swirl reducido al tiempo que ofrece una estructura turbulenta del flujo bien adaptada a la geometría de la cámara de combustión.

El estudio arroja resultados desde un punto de vista cualitativo, siendo necesario profundizar en el análisis de las geometrías de interés, por lo que se presenta como una herramienta para dirigir el diseño inicial, cuyos datos característicos serán obtenidos de modo más preciso una vez elegida la configuración más adecuada.